南京航空航天大学朱荻获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利柔性电极在线变形电火花切割方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118106570B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410409358.3,技术领域涉及:B23H1/00;该发明授权柔性电极在线变形电火花切割方法是由朱荻;徐正扬;刘琳设计研发完成,并于2024-04-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本柔性电极在线变形电火花切割方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种柔性电极在线变形电火花切割方法,属于电加工技术领域。该方法特点在于:在进行如整体叶盘等复杂型面的加工时,采用柔性电极作为电火花加工的工具电极,以其表面作为加工面沿设定路径进行切割式的电火花加工,并根据加工型面的曲率特点,使柔性电极产生在线变形,从而完成复杂型面的加工;其中,柔性电极采用导电性与弹性良好的材料制备,保证柔性电极变形后可以恢复。本发明利用柔性电极实现三维复杂型面的电火花切割加工,简化了工具电极的设计过程,提高了电火花加工效率。
本发明授权柔性电极在线变形电火花切割方法在权利要求书中公布了:1.一种柔性电极在线变形电火花切割方法,其特征在于: 在进行如整体叶盘等复杂型面的加工时,采用柔性电极作为电火花加工的工具电极,以其表面作为加工面沿设定路径进行切割式的电火花加工;在加工过程中,保证柔性电极与加工工件的加工间隙小于火花放电极限距离,电火花工作液充满加工间隙,使得在加工间隙内始终存在火花放电,利用火花放电所产生的瞬间高温熔融作用对工件材料进行蚀除,流动的电火花工作液及时带走电火花加工产物与热量;同时,根据加工型面的曲率特点,在加工过程中使柔性电极产生在线变形,从而完成三维复杂型面的加工;柔性电极采用导电性与弹性良好的材料制备,保证柔性电极变形后可以恢复;具体过程为: 步骤1、根据加工工件的标准型面曲率变化特点,建立柔性电极在线变形与工件型面曲率的关系,数学模型建立过程如下: 步骤1-1、以加工工件某一标准型面线为例,其函数可以表示为: y=fx 步骤1-2、结合电火花加工的基本理论,确定加工间隙Δ为: Δ=δ+a+d 式中:δ为单边起始放电间隙,a为单边放电蚀除量,d为单边电极损耗量; 步骤1-3、由此可确定柔性电极轴线变形后的函数为: y=gx=fx+Δ+r-d 式中:r为柔性电极的管径; 步骤1-4、所以加工型面线对应的柔性电极轴线的曲率ρ可以表示为: 式中:g″x为二阶导数,g′x为一阶导数; 步骤2、根据柔性电极变形后的曲率变化特点,建立柔性电极在线变形与加工载荷的关系,数学模型建立过程如下: 步骤2-1、对于柔性电极的双向弯曲,作如下假设: 1在柔性电极的纵向对称面内,作用大小相等,转向相反的一对力偶,使柔性电极纯弯曲; 2柔性电极的横截面上只有正应力,而无切应力; 3柔性电极的纵向线段间无正应力; 步骤2-2、根据以上假设,得到任意纵向线段的应变ε: 其中,ρ为中性层的曲率半径,z为纵向线段到中性层的距离; 步骤2-3、因为纵向线段之间无正应力,每一线段都是单向拉伸或压缩;当应力小于比例极限时,由胡克定律知,任意纵向线段的正应力σ: 其中,E为柔性电极材料的弹性模量; 步骤2-4、对柔性电极的横截面进行受力分析可得,弯矩M: 其中,A为横截面的面积,Iz为惯性矩; 步骤3、根据建立的柔性电极在线变形与工件型面曲率变化的数学模型,获得加工过程中工件型面对应柔性电极曲率的变化,再由柔性电极在线变形与加工载荷的关系,获得加工过程中柔性电极所承受载荷的变化;结合两个模型计算得到施加载荷,使柔性电极在电火花切割加工中,实现贴合加工工件标准型面的在线变形。
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